微細針構造体及び微細針構造体デバイス
【課題】生体に苦痛を与えることなく、生体へ薬剤の供給又は／及び生体から血液又は／及び体液の採取を確実に行えるようにすること。
【解決手段】上記課題を解決するために、先端側に可動アンカー部（１）と内部に内容物保持部（２）とを有し、
前記可動アンカー部（１）は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部（２）の口となることを特徴とする微細針構造体としたものである。
【解決手段】上記課題を解決するために、先端側に可動アンカー部（１）と内部に内容物保持部（２）とを有し、
前記可動アンカー部（１）は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部（２）の口となることを特徴とする微細針構造体としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療、創薬等に用いる微細針構造体及び微細針構造体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から薬剤を経皮的に投与する方法として、注射針により薬剤を皮内、皮下、筋肉層等へ注入が行われている。
【０００３】
しかし、従来の注射針では表皮、真皮、皮下又は筋肉層に穿刺することができるが、真皮は神経細胞が含まれるので注射針の真皮への穿刺は苦痛が大きい。
【０００４】
これを克服するため、塗布軟膏やホクナリンテープ等のツロブテロール貼付剤のような経皮吸収剤を使用し薬剤を皮膚から投与する方法がある。この方法は、穿刺による苦痛を避けることができるが、薬剤を皮膚から投与するため非常に制限がある。すなわち皮膚を容易に浸透／透過することができるのは少数の薬剤のみであり、大半の薬剤は十分な量又は速度で皮膚を浸透／透過することができない。
【０００５】
大半の薬剤が十分な量又は速度で皮膚を浸透／透過することができないのは、皮膚の最表面にある角質層が原因であり、角質層は厚さ２０μｍ程度の層構造をとっており、異物や微生物、ウィルス等の体内への侵入および水分等の体内からの蒸発を防ぐバリア機能を持っている。そのため薬剤が角質層を浸透／透過することが困難となっている。
【０００６】
経皮的に薬剤の透過性を向上させるためのデバイスの形態として、痛みを伴わない無痛針としてマイクロニードルの開発が進められている。
【０００７】
例えば、医療用マイクロニードルは体内への薬剤の供給や体内からの血液／体液の採取に用いられることを目的とし、その内部に形成された貫通口を液体が通過するタイプが提案されている（例えば特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００８】
また、アレイ状に配置した貫通口の無いマイクロニードルのニードルアレイ面に、あらかじめ薬剤を塗布し、ニードルアレイ面を皮膚に押し付けることにより、ニードル表面と皮膚の間を浸透するタイプが提案されている（例えば特許文献２及び非特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６９８１６号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４５５２号公報
【非特許文献１】Ｓｈｙｈ−Ｃｈｙｉ Ｋｕｏ ｅｔ ａｌ，“Ｎｏｖｅｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅ Ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ＰＤＭＳ Ｍｉｃｒｏｍｏｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｔａｍｋａｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，ｐ．９５−９８Ａ
【非特許文献２】Ｊｕｎｇ−Ｈｗａｎ Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ．“Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ：Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ，２００５，１０４，ｐ．５１−６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した従来の技術にあっては、次の問題があった。
【００１０】
すなわち、特許文献１や非特許文献１に記載された技術の場合、内部に貫通口が形成されたマイクロニードルで毛細管現象を利用して、体内からの血液／体液の採取を行うが、マイクロニードルの材料と血液／体液の濡れ性に毛細管現象が影響してしまう為、安定した血液／体液の採取が困難となっている。
【００１１】
また、薬剤を毛細管現象により貫通口が形成されたマイクロニードルに保持する際にもマイクロニードルの材料と薬剤の濡れ性に毛細管現象が影響してしまう為、マイクロニードル材料と薬剤の組み合わせが制限されるか、マイクロニードル材料にＵＶ処理やＥＢ処理等の特殊な表面処理が必要となる。
【００１２】
また特許文献２や非特許文献２に記載された技術の場合、薬剤を効率よく皮膚内に浸透させるために、表皮の厚み（５０〜１５０μｍ）を超える２００μｍ程度の長さのニードルを、アレイ状に多数配置して用いられるのが一般的であるが、従来のマイクロニードルの形状、大きさでは、ニードル１本あたりの薬剤の塗布量が足りないため、単にニードルをアレイ状に配置するだけでは、十分な量の薬剤を投与することが出来ない。また、薬剤の塗布量を増やすために、ニードルをそれ以上大きくすると、疼痛を感じてしまうため、無痛針として機能しなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、生体に苦痛を与えることなく、生体へ薬剤の供給又は／及び生体から血液又は／及び体液の採取を確実に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、
先端側に可動アンカー部と内部に内容物保持部とを有し、
前記可動アンカー部は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部の口となることを特徴とする微細針構造体としたものである。
【００１５】
また請求項２の発明では、
前記内容物保持部は、内容物として薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持することに用いられる空間であること特徴とする請求項１に記載の微細針構造体としたものである。
【００１６】
また請求項３の発明では、
前記形状記憶材料が生体適合性材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細針構造体としたものである。
【００１７】
また請求項４の発明では、
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料がニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００１８】
また請求項５の発明では、
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料が二方向性形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００１９】
また請求項６の発明では、
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開くことにより、該生体から引き抜けなくなるアンカー効果を発揮することを特徴とした請求項１〜５の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００２０】
また請求項７の発明では、
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開いた後に、冷却されることにより閉じて該生体から引き抜けることを特徴とした請求項６記載の微細針構造体としたものである。
【００２１】
また請求項８の発明では、
生体への穿刺時に前記可動アンカー部が体温で開くことにより、前記内容物保持部から薬剤が該生体へ放出又は／及び、該生体から前記内容物保持部へ血液又は／及び体液が採取されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００２２】
また請求項９の発明では、
請求項１〜８の何れか１項に記載の微細針構造体がアレイ状に複数配置されていることを特徴とした微細針構造体デバイスとしたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の微細針構造体では、可動アンカー部は、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて内容物保持部の口となるので、生体へ苦痛を与えることなく穿刺が行え、その穿刺時に、生体から脱落することがなく、生体へ薬剤の供給又は／及び生体から血液又は／及び体液の採取をすることが確実に行えるという効果がある。
【００２４】
また本発明の微細針構造体デバイスでは、本発明の微細針構造体をアレイ状に複数配置したものなので、上記効果をより向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の微細針構造体デバイスについて、幾つかの最良の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２６】
図１〜３は、本発明にかかる微細針構造体のそれぞれ一形態を示す断面図であり、図１〜３（ａ）は穿刺前の室温における微細針構造体のそれぞれ一形態の形状を示す断面図、図１〜３（ｂ）は穿刺後の体温による加熱時における微細針構造体のそれぞれ一形態の形状を示す図である。
【００２７】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、少なくとも先端側に可動アンカー部１と内部に内容物保持部２とを有する。内容物保持部２は、内容物として、薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持する空間である。
【００２８】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさは、高さ２０μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下とし、無痛針としての機能を保持するためには、皮膚における角質層の厚さ以上表皮の厚さ以下とすることが望ましい。
【００２９】
可動アンカー部１の大きさは、微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさの１／５以上４／５以下程度とし、好ましくは、微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさの２／５程度にすることが望ましい。これにより最低限のアンカー効果を発揮することができる。
【００３０】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の材料としては、形状記憶ポリマー、形状記憶セラミック、形状記憶合金等の形状記憶材料を用いることができ、好ましくは、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｃｄ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金を用いることが望ましい。
【００３１】
特にＴｉ−Ｎｉ合金は、人工生体材料や内視鏡等の医療器具に用いられており、剛性、超弾性を有し、生適合性の面からも適している。さらに二方向性形状記憶合金を用いることが望ましい。
【００３２】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、射出形成方法、キャスト形成方法、切削形成方法、レーザー加工、鋳造方法、鍛造方法、サンドブラスト方法、インプリント方法等の形成方法から単独又は、併用して作製することができる。
【００３３】
以下に本発明に係る実施形態の使用方法の一例を図４に従って詳細に説明する。
【００３４】
まず図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように可動アンカー部１及び薬剤を保持する内容物保持部２を有する微細針構造体Ｈを先端から生体５に穿刺する。
【００３５】
次に図４（ｃ）に示すように生体５の体温により微細針構造体Ｈが加温され、微細針構造体Ｈの先端側にある可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮し、微細針構造体Ｈの生体５からの脱落を防ぐことができる。
【００３６】
また図４（ｄ）に示すように可動アンカー部１が開くことにより、薬剤を保持する内容物保持部２から生体５へ薬剤６を供給することができる。
【００３７】
その後図４（ｅ）及び図４（ｆ）に示すように冷却材７を用いて微細針構造体Ｈを冷却することにより、微細針構造体Ｈの可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消され、生体５から微細針構造体Ｈを容易に引き抜くことができる。
【００３８】
以下に本発明に係る微細針構造体の使用方法のもう一例を詳細に説明する。
【００３９】
まず可動アンカー部１及び空の内容物保持部２を有する微細針構造体Ｈを先端から生体に穿刺する。
【００４０】
次に生体の体温により微細針構造体Ｈが加温され、微細針構造体Ｈの先端側にある可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮し、微細針構造体Ｈの生体からの脱落を防ぐことができる。
【００４１】
また可動アンカー部１が変形することにより、生体から内容物保持部２へ毛細管現象により血液又は／及び体液を採取することができる。
【００４２】
その後冷却材を用いて微細針構造体Ｈを冷却することにより、微細針構造体Ｈの可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消され、生体から微細針構造体Ｈを容易に引き抜くことができる。
【００４３】
上記各使用例では、微細針構造体Ｈを例にして説明したが、微細針構造体Ｈ’、Ｈ”でも同様に使用できる。
【００４４】
また、図５に示すように前述した微細針構造体を基板３上へアレイ状に配置したものを
微細針構造体デバイスとして用いることにより、その効果をより向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明の微細針構造体及び微細針構造体デバイスを図示の形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
以下に、本発明の実施例１を図４に従って具体的に説明する。尚、生体５としてマウスの皮膚を用いた。
【００４７】
Ｔｉ−Ｎｉ合金からなり、先端側に可動アンカー部１及び内部に薬剤を保持する内容物保持部２を有する、直径８０μｍ、高さ３００μｍの微細針構造体Ｈを先端からマウスの皮膚５に穿刺した（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４８】
穿刺後にマウスの体温により可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮すると共に、微細針構造体Ｈ内部の薬剤を保持する内容物保持部２から薬剤６がマウスに供給された。この時、マウスの激しい動きにも微細針構造体Ｈは脱落することなく穿刺状態を保つことができた（図４（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００４９】
穿刺後２４時間が経過し、氷からなる冷却材７を用いて微細針構造体Ｈを冷却したところ、可動アンカー部２が閉じ、アンカー効果が取り消された（図４（ｅ）参照）。
【００５０】
アンカー効果が取り消されることにより、微細針構造体Ｈをマウスの皮膚５から容易に取り除くことが可能となった。
【００５１】
また、薬剤の供給効率を評価したところ従来の微細針構造体と比較して８割程度、供給効率の向上が確認された。
【実施例２】
【００５２】
以下に、本発明の実施例２を具体的に説明する。
【００５３】
Ｔｉ−Ｎｉ合金からなり、先端側に可動アンカー部１及び内部に空の内容物保持部２を有する、直径８０μｍ、高さ３００μｍの微細針構造体Ｈを先端からマウスの皮膚に穿刺した。
【００５４】
穿刺後にマウスの体温に可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮すると共に、微細針構造体内部Ｈの内容物保持部２へ毛細管現象によりマウスの血液が採取されていく。この時、マウスの激しい動きにも微細針構造体は脱落することなく穿刺状態を保つことができた。
【００５５】
穿刺後５分が経過し、十分な量の血液が微細針構造体Ｈ内部の内容物保持部２に採取され、氷からなる冷却材を用いて微細針構造体Ｈを冷却したところ、可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消された。
【００５６】
アンカー効果が取り消されたため、微細針構造体Ｈをマウスの皮膚から容易に引き抜いた。また、可動アンカー部１が閉じているため、血液も微細針構造体Ｈ内部の内容物保持部に確実に採取することができた。
【００５７】
マウスの皮膚から引き抜いた微細針構造体Ｈをマウスの体温と同程度に加熱し、可動アンカー部１を開き、内容物保持部２へ採取されたマウスの血液をＤＮＡチップへ導入し、
血液の分析を行うことができた。
【００５８】
また、血液の採取効率を評価したところ、従来の微細針構造体と比較して７割程度、採取効率の向上が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図４】本発明に係る微細針構造体の使用方法の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体デバイスの一形態における穿刺前の断面図であり、図５（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…可動アンカー部
２…内容物保持部
３…基板
５…生体
６…薬剤
７…冷却剤
Ｈ…微細針構造体
Ｈ’…微細針構造体
Ｈ”…微細針構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば医療、創薬等に用いる微細針構造体及び微細針構造体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から薬剤を経皮的に投与する方法として、注射針により薬剤を皮内、皮下、筋肉層等へ注入が行われている。
【０００３】
しかし、従来の注射針では表皮、真皮、皮下又は筋肉層に穿刺することができるが、真皮は神経細胞が含まれるので注射針の真皮への穿刺は苦痛が大きい。
【０００４】
これを克服するため、塗布軟膏やホクナリンテープ等のツロブテロール貼付剤のような経皮吸収剤を使用し薬剤を皮膚から投与する方法がある。この方法は、穿刺による苦痛を避けることができるが、薬剤を皮膚から投与するため非常に制限がある。すなわち皮膚を容易に浸透／透過することができるのは少数の薬剤のみであり、大半の薬剤は十分な量又は速度で皮膚を浸透／透過することができない。
【０００５】
大半の薬剤が十分な量又は速度で皮膚を浸透／透過することができないのは、皮膚の最表面にある角質層が原因であり、角質層は厚さ２０μｍ程度の層構造をとっており、異物や微生物、ウィルス等の体内への侵入および水分等の体内からの蒸発を防ぐバリア機能を持っている。そのため薬剤が角質層を浸透／透過することが困難となっている。
【０００６】
経皮的に薬剤の透過性を向上させるためのデバイスの形態として、痛みを伴わない無痛針としてマイクロニードルの開発が進められている。
【０００７】
例えば、医療用マイクロニードルは体内への薬剤の供給や体内からの血液／体液の採取に用いられることを目的とし、その内部に形成された貫通口を液体が通過するタイプが提案されている（例えば特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００８】
また、アレイ状に配置した貫通口の無いマイクロニードルのニードルアレイ面に、あらかじめ薬剤を塗布し、ニードルアレイ面を皮膚に押し付けることにより、ニードル表面と皮膚の間を浸透するタイプが提案されている（例えば特許文献２及び非特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６９８１６号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４５５２号公報
【非特許文献１】Ｓｈｙｈ−Ｃｈｙｉ Ｋｕｏ ｅｔ ａｌ，“Ｎｏｖｅｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅ Ａｒｒａｙｓ ａｎｄ ＰＤＭＳ Ｍｉｃｒｏｍｏｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｔａｍｋａｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，ｐ．９５−９８Ａ
【非特許文献２】Ｊｕｎｇ−Ｈｗａｎ Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ．“Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ：Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ，２００５，１０４，ｐ．５１−６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した従来の技術にあっては、次の問題があった。
【００１０】
すなわち、特許文献１や非特許文献１に記載された技術の場合、内部に貫通口が形成されたマイクロニードルで毛細管現象を利用して、体内からの血液／体液の採取を行うが、マイクロニードルの材料と血液／体液の濡れ性に毛細管現象が影響してしまう為、安定した血液／体液の採取が困難となっている。
【００１１】
また、薬剤を毛細管現象により貫通口が形成されたマイクロニードルに保持する際にもマイクロニードルの材料と薬剤の濡れ性に毛細管現象が影響してしまう為、マイクロニードル材料と薬剤の組み合わせが制限されるか、マイクロニードル材料にＵＶ処理やＥＢ処理等の特殊な表面処理が必要となる。
【００１２】
また特許文献２や非特許文献２に記載された技術の場合、薬剤を効率よく皮膚内に浸透させるために、表皮の厚み（５０〜１５０μｍ）を超える２００μｍ程度の長さのニードルを、アレイ状に多数配置して用いられるのが一般的であるが、従来のマイクロニードルの形状、大きさでは、ニードル１本あたりの薬剤の塗布量が足りないため、単にニードルをアレイ状に配置するだけでは、十分な量の薬剤を投与することが出来ない。また、薬剤の塗布量を増やすために、ニードルをそれ以上大きくすると、疼痛を感じてしまうため、無痛針として機能しなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、生体に苦痛を与えることなく、生体へ薬剤の供給又は／及び生体から血液又は／及び体液の採取を確実に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、
先端側に可動アンカー部と内部に内容物保持部とを有し、
前記可動アンカー部は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部の口となることを特徴とする微細針構造体としたものである。
【００１５】
また請求項２の発明では、
前記内容物保持部は、内容物として薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持することに用いられる空間であること特徴とする請求項１に記載の微細針構造体としたものである。
【００１６】
また請求項３の発明では、
前記形状記憶材料が生体適合性材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細針構造体としたものである。
【００１７】
また請求項４の発明では、
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料がニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００１８】
また請求項５の発明では、
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料が二方向性形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００１９】
また請求項６の発明では、
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開くことにより、該生体から引き抜けなくなるアンカー効果を発揮することを特徴とした請求項１〜５の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００２０】
また請求項７の発明では、
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開いた後に、冷却されることにより閉じて該生体から引き抜けることを特徴とした請求項６記載の微細針構造体としたものである。
【００２１】
また請求項８の発明では、
生体への穿刺時に前記可動アンカー部が体温で開くことにより、前記内容物保持部から薬剤が該生体へ放出又は／及び、該生体から前記内容物保持部へ血液又は／及び体液が採取されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の微細針構造体としたものである。
【００２２】
また請求項９の発明では、
請求項１〜８の何れか１項に記載の微細針構造体がアレイ状に複数配置されていることを特徴とした微細針構造体デバイスとしたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の微細針構造体では、可動アンカー部は、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて内容物保持部の口となるので、生体へ苦痛を与えることなく穿刺が行え、その穿刺時に、生体から脱落することがなく、生体へ薬剤の供給又は／及び生体から血液又は／及び体液の採取をすることが確実に行えるという効果がある。
【００２４】
また本発明の微細針構造体デバイスでは、本発明の微細針構造体をアレイ状に複数配置したものなので、上記効果をより向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の微細針構造体デバイスについて、幾つかの最良の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２６】
図１〜３は、本発明にかかる微細針構造体のそれぞれ一形態を示す断面図であり、図１〜３（ａ）は穿刺前の室温における微細針構造体のそれぞれ一形態の形状を示す断面図、図１〜３（ｂ）は穿刺後の体温による加熱時における微細針構造体のそれぞれ一形態の形状を示す図である。
【００２７】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、少なくとも先端側に可動アンカー部１と内部に内容物保持部２とを有する。内容物保持部２は、内容物として、薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持する空間である。
【００２８】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさは、高さ２０μｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下とし、無痛針としての機能を保持するためには、皮膚における角質層の厚さ以上表皮の厚さ以下とすることが望ましい。
【００２９】
可動アンカー部１の大きさは、微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさの１／５以上４／５以下程度とし、好ましくは、微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の大きさの２／５程度にすることが望ましい。これにより最低限のアンカー効果を発揮することができる。
【００３０】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”の材料としては、形状記憶ポリマー、形状記憶セラミック、形状記憶合金等の形状記憶材料を用いることができ、好ましくは、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｃｄ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金を用いることが望ましい。
【００３１】
特にＴｉ−Ｎｉ合金は、人工生体材料や内視鏡等の医療器具に用いられており、剛性、超弾性を有し、生適合性の面からも適している。さらに二方向性形状記憶合金を用いることが望ましい。
【００３２】
微細針構造体Ｈ、Ｈ’、Ｈ”は、射出形成方法、キャスト形成方法、切削形成方法、レーザー加工、鋳造方法、鍛造方法、サンドブラスト方法、インプリント方法等の形成方法から単独又は、併用して作製することができる。
【００３３】
以下に本発明に係る実施形態の使用方法の一例を図４に従って詳細に説明する。
【００３４】
まず図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように可動アンカー部１及び薬剤を保持する内容物保持部２を有する微細針構造体Ｈを先端から生体５に穿刺する。
【００３５】
次に図４（ｃ）に示すように生体５の体温により微細針構造体Ｈが加温され、微細針構造体Ｈの先端側にある可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮し、微細針構造体Ｈの生体５からの脱落を防ぐことができる。
【００３６】
また図４（ｄ）に示すように可動アンカー部１が開くことにより、薬剤を保持する内容物保持部２から生体５へ薬剤６を供給することができる。
【００３７】
その後図４（ｅ）及び図４（ｆ）に示すように冷却材７を用いて微細針構造体Ｈを冷却することにより、微細針構造体Ｈの可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消され、生体５から微細針構造体Ｈを容易に引き抜くことができる。
【００３８】
以下に本発明に係る微細針構造体の使用方法のもう一例を詳細に説明する。
【００３９】
まず可動アンカー部１及び空の内容物保持部２を有する微細針構造体Ｈを先端から生体に穿刺する。
【００４０】
次に生体の体温により微細針構造体Ｈが加温され、微細針構造体Ｈの先端側にある可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮し、微細針構造体Ｈの生体からの脱落を防ぐことができる。
【００４１】
また可動アンカー部１が変形することにより、生体から内容物保持部２へ毛細管現象により血液又は／及び体液を採取することができる。
【００４２】
その後冷却材を用いて微細針構造体Ｈを冷却することにより、微細針構造体Ｈの可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消され、生体から微細針構造体Ｈを容易に引き抜くことができる。
【００４３】
上記各使用例では、微細針構造体Ｈを例にして説明したが、微細針構造体Ｈ’、Ｈ”でも同様に使用できる。
【００４４】
また、図５に示すように前述した微細針構造体を基板３上へアレイ状に配置したものを
微細針構造体デバイスとして用いることにより、その効果をより向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明の微細針構造体及び微細針構造体デバイスを図示の形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
以下に、本発明の実施例１を図４に従って具体的に説明する。尚、生体５としてマウスの皮膚を用いた。
【００４７】
Ｔｉ−Ｎｉ合金からなり、先端側に可動アンカー部１及び内部に薬剤を保持する内容物保持部２を有する、直径８０μｍ、高さ３００μｍの微細針構造体Ｈを先端からマウスの皮膚５に穿刺した（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４８】
穿刺後にマウスの体温により可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮すると共に、微細針構造体Ｈ内部の薬剤を保持する内容物保持部２から薬剤６がマウスに供給された。この時、マウスの激しい動きにも微細針構造体Ｈは脱落することなく穿刺状態を保つことができた（図４（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００４９】
穿刺後２４時間が経過し、氷からなる冷却材７を用いて微細針構造体Ｈを冷却したところ、可動アンカー部２が閉じ、アンカー効果が取り消された（図４（ｅ）参照）。
【００５０】
アンカー効果が取り消されることにより、微細針構造体Ｈをマウスの皮膚５から容易に取り除くことが可能となった。
【００５１】
また、薬剤の供給効率を評価したところ従来の微細針構造体と比較して８割程度、供給効率の向上が確認された。
【実施例２】
【００５２】
以下に、本発明の実施例２を具体的に説明する。
【００５３】
Ｔｉ−Ｎｉ合金からなり、先端側に可動アンカー部１及び内部に空の内容物保持部２を有する、直径８０μｍ、高さ３００μｍの微細針構造体Ｈを先端からマウスの皮膚に穿刺した。
【００５４】
穿刺後にマウスの体温に可動アンカー部１が開きアンカー効果を発揮すると共に、微細針構造体内部Ｈの内容物保持部２へ毛細管現象によりマウスの血液が採取されていく。この時、マウスの激しい動きにも微細針構造体は脱落することなく穿刺状態を保つことができた。
【００５５】
穿刺後５分が経過し、十分な量の血液が微細針構造体Ｈ内部の内容物保持部２に採取され、氷からなる冷却材を用いて微細針構造体Ｈを冷却したところ、可動アンカー部１が閉じ、アンカー効果が取り消された。
【００５６】
アンカー効果が取り消されたため、微細針構造体Ｈをマウスの皮膚から容易に引き抜いた。また、可動アンカー部１が閉じているため、血液も微細針構造体Ｈ内部の内容物保持部に確実に採取することができた。
【００５７】
マウスの皮膚から引き抜いた微細針構造体Ｈをマウスの体温と同程度に加熱し、可動アンカー部１を開き、内容物保持部２へ採取されたマウスの血液をＤＮＡチップへ導入し、
血液の分析を行うことができた。
【００５８】
また、血液の採取効率を評価したところ、従来の微細針構造体と比較して７割程度、採取効率の向上が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体の一形態における穿刺前の断面図であり、（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【図４】本発明に係る微細針構造体の使用方法の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る微細針構造体デバイスの一形態における穿刺前の断面図であり、図５（ｂ）は穿刺後の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…可動アンカー部
２…内容物保持部
３…基板
５…生体
６…薬剤
７…冷却剤
Ｈ…微細針構造体
Ｈ’…微細針構造体
Ｈ”…微細針構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に可動アンカー部と内部に内容物保持部とを有し、
前記可動アンカー部は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部の口となることを特徴とする微細針構造体。
【請求項２】
前記内容物保持部は、内容物として薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持することに用いられる空間であること特徴とする請求項１に記載の微細針構造体。
【請求項３】
前記形状記憶材料が生体適合性材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細針構造体。
【請求項４】
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料がニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項５】
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料が二方向性形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項６】
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開くことにより、該生体から引き抜けなくなるアンカー効果を発揮することを特徴とした請求項１〜５の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項７】
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開いた後に、冷却されることにより閉じて該生体から引き抜けることを特徴とした請求項６記載の微細針構造体。
【請求項８】
生体への穿刺時に前記可動アンカー部が体温で開くことにより、前記内容物保持部から薬剤が該生体へ放出又は／及び、該生体から前記内容物保持部へ血液又は／及び体液が採取されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の微細針構造体がアレイ状に複数配置されていることを特徴とした微細針構造体デバイス。
【請求項１】
先端側に可動アンカー部と内部に内容物保持部とを有し、
前記可動アンカー部は、形状記憶材料からなることにより、室温では閉じて針の先端となり体温では開いて前記内容物保持部の口となることを特徴とする微細針構造体。
【請求項２】
前記内容物保持部は、内容物として薬剤又は／及び血液又は／及び体液を保持することに用いられる空間であること特徴とする請求項１に記載の微細針構造体。
【請求項３】
前記形状記憶材料が生体適合性材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細針構造体。
【請求項４】
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料がニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項５】
前記生体適合性材料からなる形状記憶材料が二方向性形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項６】
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開くことにより、該生体から引き抜けなくなるアンカー効果を発揮することを特徴とした請求項１〜５の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項７】
前記可動アンカー部は、生体への穿刺時に体温で開いた後に、冷却されることにより閉じて該生体から引き抜けることを特徴とした請求項６記載の微細針構造体。
【請求項８】
生体への穿刺時に前記可動アンカー部が体温で開くことにより、前記内容物保持部から薬剤が該生体へ放出又は／及び、該生体から前記内容物保持部へ血液又は／及び体液が採取されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の微細針構造体。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の微細針構造体がアレイ状に複数配置されていることを特徴とした微細針構造体デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−６６１０４（Ｐ２００９−６６１０４Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３６３３６（Ｐ２００７−２３６３３６）
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１２日（２００７．９．１２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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